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DE10256274A1 - Producing method of gas shuttle valve for internal combustion engine involves correctly fitting and permanently bonding valve shaft and thrust section to predetermined length - Google Patents

Producing method of gas shuttle valve for internal combustion engine involves correctly fitting and permanently bonding valve shaft and thrust section to predetermined length

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DE10256274A1
DE10256274A1 DE10256274A DE10256274A DE10256274A1 DE 10256274 A1 DE10256274 A1 DE 10256274A1 DE 10256274 A DE10256274 A DE 10256274A DE 10256274 A DE10256274 A DE 10256274A DE 10256274 A1 DE10256274 A1 DE 10256274A1
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Mahle Ventiltrieb GmbH
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Abstract

The method involves correctly fitting and permanently bonding a valve shaft (2) and a thrust section (3) to a predetermined length. A valve plate, the tubular valve shaft and the thrust section are bonded together to form an assembly. An Independent claim is also included for a gas shuttle valve.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gaswechselventils eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Gaswechselventil. The invention relates to a method for producing a Gas exchange valve of an internal combustion engine after Preamble of claim 1 and one according to this method manufactured gas exchange valve.

Gattungsgemäße Gaswechselventile sind in einer Ausbildung als sogenannte Leichtbauventile bekannt. Bei diesen bekannten Ventilen werden zunächst die Einzelteile, aus denen diese bestehen, miteinander verschweißt und sodann erfolgt eine Fertigbearbeitung und zwar insbesondere mit Bezug auf die Länge dieser Ventile. Derart hergestellte Leichtbauventile sind beispielsweise bekannt aus der Veröffentlichung 2000- 01-0906 der Society of Automotive Engineers, Inc.: A New Concept For Steel-Composite Leightweight Valves" von Andreas von Kaenel, Peter Grahle und Marcus Abele der Mahle Ventiltrieb GmbH. Generic gas exchange valves are in training known as so-called lightweight valves. With these Known valves are the individual parts that make up these exist, welded together and then one Finishing, especially with reference to the Length of these valves. Lightweight valves manufactured in this way are known for example from the publication 2000- 01-0906 of the Society of Automotive Engineers, Inc .: A New Concept For Steel-Composite Leightweight Valves "by Andreas by Kaenel, Peter Grahle and Marcus Abele der Mahle Ventiltrieb GmbH.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, die Herstellung solcher gattungsgemäßer Leichtbauventile zu vereinfachen, um hierdurch die erforderlichen Herstellungskosten zu senken. The invention addresses the problem that Manufacture of such generic lightweight valves simplify, thereby increasing the manufacturing costs required reduce.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Verfahren in erster Linie durch die Herstellungsschritte nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. This task is solved with a generic Process primarily through the manufacturing steps according to the characterizing features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind Gegenstand der Verfahrens-Unteransprüche. Advantageous embodiments of this method are Subject of the procedural subclaims.

Der auf ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Gaswechselventil gerichtete letzte Anspruch zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführung eines gattungsgemäßen Gaswechselventiles auf. The one according to the inventive method manufactured gas exchange valve directed last claim shows a particularly advantageous embodiment of a generic Gas exchange valves on.

Die Erfindung beruht in erster Linie auf dem allgemeinen Gedanken, ein gattungsgemäßes Leichtbauventil aus einzelnen Teilen paßgenau auf ein vorbestimmtes Längenmaß zu fügen und diese Teile in diesem Zustand miteinander zu verschweißen. Dabei sollen alle bzw. zumindest möglichst viele erforderlichen Bearbeitungen möglichst noch vor dem Fügen erfolgen können, so dass im Idealfall nach dem Fügen und Verschweißen bereits vollständig fertig bearbeiteter Einzelteile keine Nachbearbeitung mehr erfolgen muss. The invention is based primarily on the general Thoughts, a generic lightweight valve made up of individual Parts to fit exactly to a predetermined length and to weld these parts together in this state. All or at least as many as possible necessary processing should be done before joining if possible can, so ideally after joining and welding already fully finished individual parts none Postprocessing needs to be done more.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. An advantageous embodiment of the invention is in shown in the drawing.

In dieser zeigen In this show

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Leichtbau- Gaswechselventil mit einem angesetzten Ventilfeder-Widerlager, Fig. 1 shows a longitudinal section through a lightweight gas exchange valve with an attached valve spring abutment,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Gaswechselventil auf Fig. 1. FIG. 2 is a top view of the gas exchange valve in FIG. 1.

Ein als Leichtbauventil ausgebildetes Gaswechselventil besteht aus einem hohlen Ventilteller 1, einem rohrförmigen Ventilschaft 2 sowie einem das dem Ventilteller 1 gegenüberliegende Ende des Ventilschaftes 2 verschließenden Druckstück 3. Der Ventilschaft 2 ist sowohl mit dem Ventilteller 1 als auch mit dem Druckstück 3 jeweils über einen Schiebesitz verbunden. Die Zuordnung zwischen dem Ventilteller 1 und dem Ventilschaft 2 ist dadurch gegeben, dass der Ventilschaft 2 axial auf Anschlag in dem Ventilteller 1 ausgerichtet ist. Bei dieser Ausrichtung erfolgt die Schweißverbindung zwischen Ventilteller 1 und Ventilschaft 2. A gas exchange valve designed as a lightweight valve consists of a hollow valve plate 1 , a tubular valve stem 2 and a pressure piece 3 closing the end of the valve stem 2 opposite the valve plate 1 . The valve stem 2 is connected to both the valve plate 1 and the pressure piece 3 via a sliding seat. The assignment between the valve plate 1 and the valve stem 2 is given in that the valve stem 2 is axially aligned with the stop in the valve plate 1 . With this alignment, the welded connection between valve plate 1 and valve stem 2 takes place .

Die Zuordnung des Druckstückes 3 zu dem Ventilschaft 2 innerhalb des betreffenden Schiebesitzes erfolgt durch eine auf die Fertiglänge des Gaswechselventiles passgenaue Ausrichtung, nach der die Schweißverbindung als letzter Bearbeitungsschritt erfolgt. Bei dieser Füge- und Verbindungstechnik ist es bei einem Einsatz vollständig fertig bearbeiteter Teile möglich, nach dem Verschweißen der einzelnen Teile keine Nachbearbeitung mehr vornehmen zu müssen. Aber auch, wenn noch einzelne, in den Unteransprüchen näher angegebene Nachbearbeitungen und Wärmebehandlungen erforderlich sind, entfällt in jedem Fall eine zerspanende Längenbearbeitung des Gaswechselventiles nach dessen Herstellung durch das erfindungsgemäße Fügen und Schweißen. The assignment of the pressure piece 3 to the valve stem 2 within the relevant sliding seat takes place by means of an alignment that is precise to the finished length of the gas exchange valve, after which the welded connection takes place as the last machining step. With this joining and connection technology, when fully finished parts are used, it is possible to avoid having to do any post-processing after welding the individual parts. But even if individual post-processing and heat treatment specified in the subclaims are still required, there is no machining lengthwise machining of the gas exchange valve after its production by the joining and welding according to the invention.

Keine Nacharbeit ist insbesondere bei dem Widerlager 4 des Gaswechselventiles für die übliche Ventilfeder erforderlich, wenn dieses Widerlager in dem Druckstück 3 mit einem vorbestimmten Abstand zu dessen freiem Ende, das heißt dessen Anschlagfläche für eine Ventilbetätigungseinrichtung, lagegenau eingebracht ist, bevor das Druckstück 3 mit dem Ventilschaft längengenau verbunden wird. In particular, no rework is required for the abutment 4 of the gas exchange valve for the conventional valve spring if this abutment is inserted in the pressure piece 3 at a predetermined distance from its free end, i.e. its stop surface for a valve actuation device, before the pressure piece 3 with the Valve stem is precisely connected.

Das Widerlager 4 ist an dem Druckstück 3 als eine einfache Ringstufe ausgebildet. Da diese Ringstufe einen definierten Abstand zu dem freien Ende des Druckstückes 3 aufweist, besitzt dieses Widerlager 4 automatisch auch mit Bezug auf die Ventilfeder eine paßgenaue Lage. Eine zwischen dem Widerlager 4 und der nicht gezeichneten Ventilfeder für eine Montierbarkeit der Feder erforderliche Stützeinrichtung 5 kann in üblicher Weise aus einem äußeren Ring 6 sowie einem inneren, umfangsmäßig geteilten Ring 7 bestehen, wobei diese beiden Ringe über eine Konusfläche derart koaxial ineinanderliegen, dass sie sich unter dem Druck der Ventilfeder in dem Widerlager 4 paßgenau abstützen und fixieren können. The abutment 4 is formed on the pressure piece 3 as a simple ring step. Since this ring step has a defined distance from the free end of the pressure piece 3 , this abutment 4 automatically has a precisely fitting position with respect to the valve spring. A support device 5 required between the abutment 4 and the valve spring (not shown) for a mountability of the spring can consist in the usual manner of an outer ring 6 and an inner, circumferentially divided ring 7 , these two rings being coaxially one inside the other via a conical surface such that they can be supported and fixed precisely in the abutment 4 under the pressure of the valve spring.

Der Schiebesitz zwischen dem Druckstück 3 und dem rohrförmigen Schaft 2 ist derart ausgebildet, dass das Druckstück 3 mit einem längenmäßigen Teilbereich in das Innere des Schaftes 2 eingreift, wobei zur Einstellung eines paßgenauen Längenmaßes des Gaswechselventiles das Druckstück 3 innerhalb des Schaftes 2 axial verschiebbar ist. Das Verschweißen zwischen Druckstück 3 und Schaft 2 erfolgt bei paßgenau eingestellter Gesamtlänge des Gaswechselventiles. The sliding seat between the pressure piece 3 and the tubular shaft 2 is designed in such a way that the pressure piece 3 engages with a longitudinal partial area in the interior of the shaft 2 , the pressure piece 3 being axially displaceable within the shaft 2 in order to set a precisely fitting length dimension of the gas exchange valve. The welding between pressure piece 3 and stem 2 takes place with the total length of the gas exchange valve precisely adjusted.

Der Ventilteller 1 kann auch aus Vollmaterial, beispielsweise Leichtmetall oder Keramik bestehen oder aus mehreren Blechteilen zusammengesetzt sein. The valve disk 1 can also consist of solid material, for example light metal or ceramic, or be composed of several sheet metal parts.

Besonders vorteilhaft wird dabei der Ventilschaft 2 mit einerseits dem brennraumseitigen und andererseits dem druckstückseitigen Ende des Ventiltellers 1 verbunden, um die Steifigkeit des Ventiltellers zu verbessern. The valve stem 2 is particularly advantageously connected to the end of the valve plate 1 on the combustion chamber side and on the other hand to the pressure piece side in order to improve the rigidity of the valve plate.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung eines Gaswechselventiles eines Verbrennungsmotors, bei dem miteinander fest verbunden sind ein Ventilteller als Verschlußelement, ein rohrförmiger Ventilschaft als Führungselement und ein das dem Ventilteller entgegengesetzte Ende des Ventilschaftes verschließendes Druckstück als Anschlag für ein Ventilbetätigungselement mit einem Widerlager für eine übliche Ventilfeder, gekennzeichnet durch, ein dem festen Verbinden von Ventilschaft (2) und Druckstück (3) vorausgehendes paßgenaues Fügen dieser Teile auf ein vorbestimmtes Längenmaß. 1. A method for producing a gas exchange valve of an internal combustion engine, in which a valve disc as a closure element, a tubular valve stem as a guide element and a pressure piece closing the valve stem end opposite the valve disc as a stop for a valve actuation element with an abutment for a conventional valve spring, characterized by a precise fitting of these parts to a predetermined length dimension prior to the fixed connection of the valve stem ( 2 ) and pressure piece ( 3 ). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der festen Verbindungen durch Schweißen erzeugt wird. 2. The method according to claim 1, characterized, that through at least part of the solid connections Welding is generated. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne der miteinander zu verbindenden Teile zumindest materialabtragend fertig bearbeitet sind. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that at least some of those to be connected Parts are machined at least to remove material. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verbinden ausschließlich materialabtragend fertig bearbeitete Teile eingesetzt werden. 4. The method according to claim 3, characterized, that for joining only material-removing finished parts are used. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verbinden der einzelnen Teile (1, 2, 3) eine spanabhebende Bearbeitung ausschließlich noch im Bereich des Ventiltellers (1) erfolgt. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after the connection of the individual parts ( 1 , 2 , 3 ), machining is carried out exclusively in the area of the valve plate ( 1 ). 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die spanabhebende Bearbeitung auf den Ventilsitzbereich des Ventiltellers (1) beschränkt ist. 6. The method according to claim 5, characterized in that the machining is limited to the valve seat area of the valve plate ( 1 ). 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (1) vor dem Verbinden in seinem Ventilsitzbereich gepanzert wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the valve plate ( 1 ) is armored in its valve seat area before the connection. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das durch Verbinden der einzelnen Teile erzeugte Gaswechselventil noch vor einer nachfolgenden Bearbeitung seines Sitzbereiches spannungsarm geglüht wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that that was created by connecting the individual parts Gas exchange valve before further processing its seating area is annealed. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmebehandlungen der einzelnen miteinander zu verbindenden Teile (1, 2, 3) vor dem Fügeprozeß abgeschlossen sind. 9. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that heat treatments of the individual parts to be connected ( 1 , 2 , 3 ) are completed before the joining process. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verbinden ausschließlich vollständig fertig bearbeitete Teile (1, 2, 3) eingesetzt werden. 10. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that only completely finished parts ( 1 , 2 , 3 ) are used for the connection. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (3) mit dem Ventilschaft (2) nach einer zuvor erzeugten, noch unfixierten Schiebesitzverbindung dieser beiden Teile verschweißt wird. 11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pressure piece ( 3 ) is welded to the valve stem ( 2 ) after a previously generated, still unfixed sliding seat connection of these two parts. 12. Nach einem Verfahren der vorhergehenden Ansprüche hergestellten Gaswechselventils, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (3) mit mindestens einer zu seiner Achse koaxial verlaufenden Ringschulter als fertig bearbeitetes Widerlager (4) für die Ventilfeder versehen ist. 12. Gas exchange valve manufactured according to a method of the preceding claims, characterized in that the pressure piece ( 3 ) is provided with at least one annular shoulder coaxial with its axis as a finished abutment ( 4 ) for the valve spring.
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